태양활동의 쇠퇴에 의해 태양풍의 남북 비대칭성이 뚜렷하게 된다는 것을 발견2015-04-06태양으로부터는 상시 고속의 플라즈마류인 “태양풍”이 방출되고 있다. 이 태양풍은 위도, 경도 및 태양활동의 상태에 따라 크게 달라지며, 때에 따라서는 북반구와 남반구에서 속도가 크게 달라지는 경우도 있다. 나고야대학 연구팀은 태양지구환경연구소에서 장기간에 걸쳐 취득한 태양풍 데이터를 사용하여 태양풍의 남북 비대칭성에 대해 해석하였다. 그 결과 남북 비대칭성은 태양활동과 밀접하게 관련되어 있다는 것과 최근 태양활동이 쇠퇴함에 따라 남북 비대칭성이 뚜렷하게 되었다는 것을 발견하였다.
태양면 위에 출현하는 태양흑점의 수는 약 11년의 주기로 증감한다. 현재는 태양흑점이 최고가 되는 시기(극대기)이지만, 이번 극대기는 태양흑점의 발생이 100년 동안 적은 시기에 해당한다. 이것은 태양의 자장을 만드는 메커니즘(태양 다이나모 기구)에 어떤 변이가 발생하고 있는 것이 아닌지 생각되어 연구자의 관심이 모이고 있다. 태양관측 위성에 의한 관측으로부터 최근 태양자장이 남북 비대칭 특성을 가지고 있는 것으로 보고되었다. 이러한 자장의 남북 비대칭성은 태양 다이나모 기구를 생각할 때 중요한 요소이다. 또한 태양활동의 쇠퇴에 의해 주변 우주공간에 어떤 변화가 발생하는지도 흥미로운 과제이다. 17세기에는 약 50년에 걸쳐 태양흑점이 거의 관측되지 않는 시기가 있었으며, 그 때 지구의 기후가 한랭화되었다고 알려져 있다. 태양활동과 지구기후의 연결은 해명되지 않았으며, 현재 태양활동의 쇠퇴가 그 수수께끼를 푸는 실마리를 줄 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 1985년부터 2013년까지의 기간에 취득한 태양지구환경연구소의 태양풍 관측 데이터를 사용하여 태양풍의 남북 비대칭성을 조사하였다. 남북 비대칭성을 조사하기 위해서는 고위도를 포함한 넓은 범위를 연속적으로 관측할 필요가 있지만, 그것은 탐사기로는 곤란하였다. 태양지구환경연구소의 태양풍 관측은 천체 전파원의 깜박임 현상을 이용한 것으로 고위도를 포함한 넓은 영역에 관하여 태양풍 속도를 높은 정밀도로 결정할 수 있어 약 30년간의 데이터가 이용가능하다. 조사결과 극대기의 고위도에서 태양풍의 분포가 남북 비대칭이 되는 것, 북극의 변화가 선행하는 경향이 있는 것, 그리고 태양활동의 쇠퇴에 따라 큰 남북 비대칭성이 장기간 출현하고 있다는 것이 판명되었다. 이러한 사실은 태양자장의 남북 비대칭성과 밀접하게 관련되어 있으며, 특히 후자는 자장의 쌍극자 성분에 대해 사중극자 성분이 우세하다는 것을 반영한 것으로 생각된다.
태양풍 전체의 구조가 태양활동과 함께 어떻게 변화되는지 관측이 곤란하기 때문에 충분한 자료를 얻을 수 없었다. 이 정보는 우주선의 전파 및 지구 주변의 우주환경(우주대기)의 변동을 이해하는 데 반드시 필요하며, 은하 우주선, 우주대기에의 영향을 통해 지구기후까지 영향을 미칠 가능성에 대해 지적하고 있다. 특히 본 연구에서 밝혀진 태양활동의 쇠퇴에 따른 태양풍의 변화는 마운더 극소기(Maunder Minimum) 등의 기간에도 발생하였다고 생각되며, 태양활동가 지구기후의 연결을 해명하는 데 중요한 시사점을 주고 있다.
(그림 1) 나고야대학 태양지구환경연구소 후지관측소(좌) 및 키소관측시설(우)에 설치된 태양풍 관측전용 대형 안테나
(그림 2) 1983년부터 2013년까지의 시기에 태양지구환경연구소의 IPS 관측으로부터 얻은 태양풍 속도의 전 지구적인 분포
(그림 3) 1985~2013년의 북극역(중간)과 남극역(아래)의 태양풍 속도 분포와 고속풍/저속풍의 남북 비대칭성(위)키워드 : 태양풍, 플라즈마, 비대칭성
출처 : http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150331_stelab.pdf
